自组织网络(SON)技术及标准化演进

0 前言

随着LTE宽带移动通信技术的快速发展，移动通信产业迎来了移动互联网时代的爆炸式

发展，新技术和新系统的出现对运营商的网络建设及运营维护提出了越来越高的要求。相比之前的无线通信系统，LTE系统可以提供更大的无线带宽，提供更多数量和更高质量的宽带

应用，例如：高带宽需求的移动视频业务和高时延要求的在线游戏等。对每个LTE运营商而言，不得不面临的一个关键挑战是如何选择高效率且低成本的方式来提供这些新应用给用

户。所以，运营商必须控制好LTE基础设施建设的资本支出(CAPEX)和运营LTE网络相关的运营支出(OPEX)。

为了帮助LTE运营商更好地管理网络中巨大数量并且可能来自不同设备厂家的基站，降低OPEX，自组织网络(SON)的概念应运而生。电信运营商期望的网络是可以自配置、自运作

以及自优化。对无线通信运营商而言，则期望其基站网络可以在没有技术专家协助的情况下

快速安装基站和快速配置基站运行所需参数，可以快速且自动发现邻区，可以在网络出现故障后自动实现重配置，可以自动优化空口上的无线参数等。除此之外，运营商们都期望传输和网络节点之间可以实现自动配置并达到互联互通，可以自动选择业务的QoS并自动优化。所有上述功能都属于自优化网络(SON)的范畴，因此SON会支撑整个通信网络的前期规划、

中期运营和后期网络优化，完全贯穿一个通信网络的全部生命周期。

1 自组织网络(SON)功能

自组织网络主要包括以下功能。

a) 自配置：通过自动连接和自动配置，新基站可以自动整合到网络中，自动建立与核

心网之间(S1接口)和与相邻基站之间(X2接口)的连接以及自动配置。

b) 自优化：在UE和eNB测量的协助下，在本地eNB层面上和/或网络管理层面上自动调整优化网络。

c) 自愈合：实现自动检测、定位和去除故障。

d) 自规划：在容量扩展、业务检测或优化结果等触发下，动态地重新进行网络规划并

执行。

2 自组织网络(SON)的标准化进展

业界共识是SON可以被标准化为多厂家共用的解决方案，允许不同厂家的基站通过标准

化接口实现互操作。但为保证不同厂家设备的独特性和竞争性，SON相关的算法没有必要标准化和统一。

在此思想的指导下，3GPP从R8就开始对自组织网络(SON)功能进行研究和标准化，一直延续到R11中，未来在R12中可能继续研究。在LTE讨论的初期，推动SON在3GPP进行标准化的主要动力是：越来越多的网络参数和越来越复杂的网络结构;无线技术和网络的快速演

进会直接导致2G、3G和LTE/EPC网络并行运营;基站数量的快速扩展需要在配置和管理时尽

可能减少人工干预。

2.1 R8 SON

最早的自组织网络(SON)工作是在3GPP中负责网络管理标准的SA5工作组启动，首要工

作是明确SON的概念和需求。在此基础上，SA5开展eNB的自动建立和SON自动邻区关系(ANR)管理的标准化工作。

a) SON的概念和需求标准化项目(WI)由多个运营商提议建立，TS32.500涵盖了这个标

准化项目的成果。这个WI明确了SON对OAM的要求，定义了SON在OAM系统中的架构，定

义了自组织、自配置和自愈合的概念和E-UTRAN内以及建立2G/3G间的邻小区关系，定义了

支撑SON的必要接口。

b) eNB自动建立是SON的最基本功能之一，其标准化结果最终体现在32.501(eNB自建立的概念和需求)、32.502(eNB自建立概述)、32.531、32.532和32.533。通过这个WI，一个新eNB在进入网络时可以自动建立eNB和网元管理(EM)之间IP连接，可以自动下载软件，自动下载无线参数和传输配置相关的数据。它也可以支持X2和S1接口的自动建立。在完成

建立后eNB可以自检工作状态并给网管中心报告检查结果。

c) SON自动邻区关系(ANR)管理是另一个单独的SA5 WI，实现LTE小区间和LTE小区和2G/3G小区间的邻区关系的自动建立。其最终标准化结果体现在32.761、32.762、32.763、32.765和32.511(ANR管理的概念和需求)中。这个WI可以帮助运营商减少对传统手动ANR 配置和减少使用ANR配置的规划工具的依赖。

2.2 R9 SON

3GPP SA5在R9中继续对SON进行研究和标准化，标准化项目包括SON自优化管理和自

动无线网络配置数据准备，研究项目包括对SON自愈合研究和家庭基站(HNB)SON相关OAM 接口的研究。

a) SON自优化管理是SON的另一个重要功能，可以用于监测和分析网络性能数据，必

要时会自动优化受影响的网络节点。通过自动重新优化、自动重新配置、甚至软件自动重新

下载和自动加载，可以极大地减少人工干预。R9阶段的WI的工作目标主要包括负载均衡(LB)、切换参数优化、干扰控制、容量和覆盖优化和RACH优化。

b) 自动无线网络配置数据准备是R8自配置功能中未完成工作需要在R9阶段继续的WI，是针对一个特殊场景提出的解决方案。当一个网元实体(小区或eNB)被加入到一个正在运营

的网络中，由于依赖于正工作的网元实体，一些网络配置参数无法提前设置。该WI可以创建和分发这些相互依赖的参数，使其能被传递给新加入的网元实体和正在运行的网元实体。

这个功能彻底弥补和完善了自配置功能，使网元实体实现了真正的自动建立。

c) 自检测和自愈合的研究是SON子项目之一，主要用于系统自动检测故障，在发现问

题后可以减轻甚至解决这些问题。SA5的R9研究中仅集中在自愈合功能，研究可能的需求和

解决方案。

d) 家庭基站(HNB)SON相关OAM接口的研究主要针对家庭基站，研究受影响的各个实体

之间接口如何支持SON。这些接口包括OAM网元之间的接口、OAM网元和NodeB之间接口、NodeB之间的接口和UE与NodeB之间的接口。

除了SA5的相关标准化和研究工作外，RAN2和RAN3工作组也相应启动了无线侧R9 SON WI。RAN侧的WI主要针对已经明确的SON用例提出无线侧技术解决方案并标准化，这些SON 用例包括覆盖和容量优化、移动负载平衡优化(MLB)、移动健壮性优化(MRO)和RACH优化。

最小化路测(MDT)在R9中从一个研究项目启动，由RAN2领导。尽管MDT独立于SON在3GPP RAN进行研究和标准化，但对运营商而言MDT和SON都是自动有效管理网络的自动化工具。

传统的人工开车测量来进行网络优化具有成本昂贵、不可避免的CO2排放和有限的测量区域

等缺点。而现实中，因覆盖不好而导致连接失败，用户经常投诉的这些覆盖不好的地理位置

常常是车辆根本无法到达的地方。MDT主要研究由网络配置的UE自动收集路测相关数据、

记录数据并上报测量数据给网络。通过自动收集MDT测量数据，可以最小化的减轻运营商依

赖人工过程监测和优化网络，同时减少CO2的排放和减少对环境的污染。

2.3 R10 SON

进入R10阶段，在R9自愈合研究的基础上，SA5启动了自愈合管理(SH)的标准化工作。

自愈合功能包括监测和分析故障管理、告警、通知和自测结果等相关数据，自动触发或执行

必要的矫正行为。该功能也可以减少人工干预，实现重新优化和重新配置自动进行，甚至软件的重新下载和再次加载。

由于在R9阶段RAN侧工作负荷过重，SON在RAN侧和SA5侧的标准化工作都只完成了属

于第一优先级的负载均衡和切换参数优化两部分内容。在R10阶段，SA5的SON标准化工作

包括两部分，第一部分是继续进行R9 SON自优化管理中遗留的干扰控制、容量和覆盖优化